铕掺杂ZnO的高温和高压脉冲激光沉积制备纳米线的增长.docVIP

铕掺杂ZnO的高温和高压脉冲激光沉积制备纳米线的增长，结构和阴极发光 铕掺杂氧化锌纳米线已准备通过高温和高压脉冲激光沉积，结构和阴极发光制备纳米结构进行了表征。它被发现合金催化剂液滴位于作为铕准备掺杂氧化锌纳米线的顶端，这意味着铕掺杂氧化锌纳米线的生长是一个典型的气 - 液 - 固过程。样品的X射线光电子能谱提供了实验证据铕掺杂氧化锌纳米线。611和755纳米附近的两个峰，分别确定从铕掺杂样品的化学发光光谱。 引言 作为有前途的材料已成为一维纳米结构的深入研究，由于在介观物理和纳米器件及其应用的重点。作为一种宽带隙（3.37 eV）的60 MeV的激子束缚能与化合物半导体，氧化锌纳米线，吸引了相当大的兴趣，因为巨大的潜在应用在微型光电和纳米光电子。另一方面，稀土在光电许多应用中，由于其特殊的电子壳层结构，物理，化学性质。与过渡金属相比，其特殊的4f电子跃迁差的能量水平使稀土铁杆可以成为更好的发光中心。近日，宽禁带半导体材料掺杂稀土已成为一个利益涉及的紫外线，可见光，和红外光发射的显示应用。例如，铕掺杂一个吸引力掺杂剂为红光排放在540到665nm之间，铕相关的发光线被发觉一个构造的质量的强函数。当然，欧盟掺杂氧化锌纳米线，可以预计将适用于微纳米光电。在这方面的贡献，我们报告一个系统性的研究铕掺杂氧化锌纳米线使用高温，高压的脉冲激光器沉积(可编程逻辑器件)的增长。更重要的是，我们的研究表明，所制备的氧化锌纳米线的掺杂铕模式的表面扩散，例如，铕扩散到气相氧化锌纳米线的表面层。此外，铕掺杂ZnO纳米线的阴极发光（CL）的光谱测量在室温下，和附近的611和755 nm处的两个峰，分别被确定为掺杂三价铕离子。 实验 氧化锌纳米线在硅衬底上的高温和高压PLD（可编程逻辑器件）准备。在我们的PLD的情况下，二次谐波激光Q开关的Nd：YAG激光（YAG是钇铝石榴石）激光波长为532纳米，脉冲宽度为10 ns，功率密度为5J /平方厘米，和重复生产速率为5 Hz。一个坚实的目标是一个与氧化锌的混合物：氧化铕质量比为10:1。金层的厚度约为10 nm的是首先沉积在单晶硅基板采用真空热蒸发（E -枪）5平方毫米的面积。编制过程描述如下。整个系统是第一次疏散到一个1.6x10-2Pa的基础压力。然后，氮气被引入系统的SCCM（SCCM表示标准立方厘米每分钟25.5），系统的压力保持在300pA的。然后，系统的温度是急剧上升，从室温到973 K。最后，脉冲激光聚焦到氧化锌表面：氧化铕目标。经过30分钟的目标互动的脉冲激光系统冷却下来室温。灰黑色的薄膜基板被移出时，在Si衬底上观察。场发射扫描电镜（FESEM），X射线衍射（XRD），X射线光电子能谱仪（XPS），透射电子显微镜（TEM），能量色散X射线谱（EDS）的形态特征，结构和组成的样本。 3，结果与讨论 图1（a）和1（b）显示所制备的纳米线的典型扫描式电子显微镜（FESEM）图像。显然，纳米线的直径约40-60纳米，长度约500 nm处相应的X射线衍射图案的样本显示，所制备的纳米线可以被索引与晶格常数A = 3.2535和c = 5.2056 ?，典型的六角形氧化锌图。 1（C）。 图1。 （a）和（b）Si衬底上制备纳米线的扫描式电子显微镜图像和（c）相应的X射线衍射图谱。 同时，有几个SiO2的峰对应的硅衬底。此外，我们发现一个峰值在2θ=26.04，对应的峰值（202）氧化铕，这意味着样品中存在的氧化铕。制备纳米线相应的XPS图所示。图2显示的锌2P3 / 2和O 1s样品的XPS谱。锌2P3 / 2光谱几乎是对称的中心在1021.2 eV的对应Zn2+的ZnO。也对应的O 1s光谱位于530.2 eV的氧气，在氧化锌中。同时，我们也检测到铕3d5 / 2与中心的高峰期，在1134.2 eV和相应的Eu3 +离子在氧化铕中。因此，这些结果意味着在筹建期间的铕价态是不改变的。 图2。精细扫描XPS谱（a）锌2p3 / 2，（b）O1s的，和（c）铕掺杂氧化锌纳米线的3d5 / 2。 我们进一步采用TEM和EDS澄清铕掺杂ZnO纳米线的结构和组成，结果如图3所示。可以肯定地说，我们可以看到，几个纳米粒子对纳米线的顶端，位于图3中的a和b。图3b相应的高分辨率透射电子显微镜（TEM）纳米线的图像表明，晶面间距为0.281 nm，这是对应于（100）面的六角氧化锌，选择相应的区域电子衍射（SAED）模式图3b所示。因此，这些结果表明，ZnO纳米线的生长方向是[100] ，[001]通常的氧化锌纳米线的生长方向不相同。在我们以前的工作中，我们已经表明，ZnO纳米线的形状可以通过Mn掺杂的影响而改变。同样，在我们的条件下，铕的存在，可能会改变的ZnO nanowries增长方向。更